Un procés isocòric (també anomenat isovolumètric) és un procés termodinàmic que té lloc a volum constant.
Això significa que el sistema no experimenta canvis en el seu volum durant tota la transformació.
Relació entre pressió i temperatura
En un gas ideal, si el volum es manté constant, es compleix que:
És a dir, la pressió és directament proporcional a la temperatura absoluta.
Interpretació física:
En augmentar la temperatura, les partícules del gas es mouen més ràpid i xoquen amb més freqüència i intensitat contra les parets del recipient, cosa que provoca un augment de la pressió.
Representació gràfica
Les transformacions isocòriques es representen mitjançant isocores:
-
En un diagrama P–V → línia vertical (volum constant)
-
En un diagrama P–T → línia recta creixent
-
En un diagrama V–T → línia horitzontal
Treball en un procés isocòric
El treball en termodinàmica ve donat per:
Com en aquest procés:
llavors:
Conclusió:
Un procés isocòric no realitza treball mecànic.
Primera llei de la termodinàmica
La primera llei estableix:
Com que no hi ha feina:
Interpretació:
Tota l' energia transferida en forma de calor esdevé variació de l' energia interna del sistema.
Energia interna en un gas ideal
En un gas ideal:
L' energia interna depèn únicament de la temperatura.
Per tant, qualsevol canvi en l'energia interna implica un canvi de temperatura.
Calor en un procés isocòric
Si la quantitat de gas es manté constant, la calor intercanviada es calcula com:
on:
-
n = nombre de mols
-
Cv = calor específica molar a volum constant
-
ΔT = variació de temperatura
Exemples de processos isocòrics
Exemple ideal
Un gas contingut en un recipient rígid, tancat i no deformable al qual se li subministra calor.
Exemple en termodinàmica aplicada
En el cicle Otto (model ideal dels motors de gasolina), hi ha dues transformacions isocòriques:
-
Aport de calor (combustió)
-
Cessió de calor
Comparació amb altres processos
| Procés | Magnitud constant | Característica principal |
|---|---|---|
| Isocòric | Volum | No hi ha feina (W = 0) |
| Isotèrmic | Temperatura | Energia interna constant |
| Isobàric | Pressió | Treball diferent de zero |
| Adiabàtic | Calor (Q = 0) | No hi ha intercanvi de calor |
Idea clau final
En un procés isocòric:
-
El volum no canvia
-
No es realitza feina
-
Tota la calor intercanviada es transforma en energia interna
-
La pressió i la temperatura estan directament relacionades